(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
進入流体の処理のための装置であって、
処理流体で少なくとも部分的に充填されるように意図された流体空間を有する貯留槽（２）を有するバイオリアクタと、
流体混合物（５）を得られるように、作動中に前記進入流体を前記処理流体に供給し、前記進入流体を前記処理流体と混合して前記処理流体によって処理するための、前記貯留槽（２）内に放出する流体供給ライン（３）と、
１つまたは複数の組み込まれた膜（１４）、入口側、透過液側、および残留分側を有するハウジング（１３）を備える膜濾過モジュール（１２）と
を備え、
前記ハウジング（１３）が、前記膜（１４）の前記入口側に接続チャンバ（１８）を画定し、前記接続チャンバ（１８）内に流体入口ライン（１０）が放出し、前記流体入口ライン（１０）が、前記貯留槽（２）の前記流体空間に接続され、かつ前記ハウジング（１３）が、さらに、前記透過液側に接続された透過液放出ライン（１５）と、前記残留分側に接続された残留分放出ライン（１６）とを備える装置において、
閉鎖可能なフラッシング放出ライン（２０）が備えられ、前記フラッシング放出ライン（２０）が、一方の側で前記接続チャンバ（１８）に接続され、他方の側で前記流体空間の外部に放出し、
前記貯留槽（２）から前記接続チャンバ（１８）への前記流体入口ライン（１０）が閉鎖可能であり、
制御ユニット（２３）が、少なくとも前記膜（１４）の前記入口側と、前記膜（１４）の下に配設された前記接続チャンバ（１８）との定期的なフラッシングのために、定期的に前記流体入口ライン（１０）を閉じ、前記フラッシング放出ライン（２０）を開く、およびその逆を行うことによって、膜濾過モジュール１２内部の流体が、開いた放出ライン２０に向かって接続チャンバ１８を通って一挙に下方向に自由に流れ出るように備えられ、前記膜濾過モジュールの前記接続チャンバ内に放出する第２のガス送達手段が提供され、
かつ
前記制御ユニットによって制御可能なフラッシング液供給ラインが、前記ガス送達手段に接続される
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記閉鎖可能な流体入口ライン（１０）が、閉鎖要素（２２）を備え、前記接続チャンバ（１８）内に放出する前記流体入口ライン（１０）によって形成される請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御ユニットによって制御可能なフラッシング液供給ラインが、前記膜濾過モジュールの前記透過液側に接続される請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記制御ユニットによって制御可能なフラッシング液供給ラインが、前記膜濾過モジュールの前記残留分側に接続される請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記制御ユニットによって制御可能な外部フラッシング液供給ラインが、前記閉鎖可能な流体入口ライン（１０）に接続される請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記フラッシング放出ラインが、沈降容器内に放出する請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記沈降容器が、前記貯留槽に戻る沈殿物放出ラインを備える請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記沈降容器から前記貯留槽への前記沈殿物放出ラインが、フィルタを通過する請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記沈降容器が、前記貯留槽とは別の外部システムへの沈殿物放出ラインを備える請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記残留分放出ラインが、前記貯留槽に戻る請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記貯留槽の前記流体空間の底部に放出する第１ガス送達手段が備えられる請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
圧縮空気ラインが、前記フラッシング液供給ラインに接続される請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
外部フラッシング液を搬送するラインが、前記フラッシング液供給ラインに接続される請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記処理流体が、バイオマス、特に活性スラッジである請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記膜が、プレートの形態を有する請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記膜が、チューブの形態を有する請求項１〜１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記膜が、チューブレットを備える請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記膜が、キャピラリーを備える請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記膜が、中空繊維を備える請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記膜濾過モジュールが、作動中に前記流体混合物中に浸漬される請求項１〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記貯留槽の前記流体空間が、隔壁によって隔てられた、前記膜濾過モジュールが備えられる区域を備える請求項１〜２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
別個のサブ貯留槽が、流体空間を備え、前記流体空間が、供給ラインを介して、前記貯留槽の前記流体空間と流体接続し、前記膜濾過モジュールが、前記サブ貯留槽の前記流体空間内に備えられる請求項１〜２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
前記閉鎖可能な流体入口ライン（１０）が、閉鎖デバイスを備えた、前記貯留槽と前記サブ貯留槽との間の前記供給ラインによって形成される請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記膜濾過モジュールが、前記貯留槽の前記流体空間の外部に配設される請求項１〜２３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２５】
複数の管状の膜が、一体に束ねられ、管状の膜の前記束の入口側が、特にフィルタ操作を含む前記流体混合物のための浄化／濾過の追加機能を形成する請求項１〜２４のいずれか
一項に記載の装置。
【請求項２６】
前記流体混合物のための浄化／濾過の追加機能、特にフィルタが、前記膜濾過モジュールの前記膜の入口側で、前記接続チャンバ内に備えられる請求項１〜２５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２７】
請求項１〜２６のいずれか一項に記載の装置の膜濾過モジュールの膜および入口側を洗浄するための方法であって、
前記貯留槽に処理流体を充填するステップと、
流体混合物を得るように、進入流体を、前記貯留槽内に存在する前記処理流体に供給し、
前記進入流体を前記処理流体と混合して前記処理流体によって処理するステップと、
前記流体混合物を前記膜濾過モジュールに供給するステップと、
前記膜によって濾過された透過液と、前記膜によって残留された残留分とを放出するステップと、
少なくとも前記膜の入口側と、前記膜の下に配設された前記膜濾過モジュールの前記接続チャンバとがフラッシングされるように、定期的に前記流体入口ライン（１０）を閉じ、
前記フラッシング放出ラインを開くステップと
を含み、かつ
定期的な前記流体入口ライン（１０）の閉鎖と前記フラッシング放出ラインの開放との間に、フラッシング液が、前記膜濾過モジュールの前記接続チャンバ内に放出するガス送達手段に送達される
方法。
【請求項２８】
定期的な前記流体入口ライン（１０）の閉鎖と前記フラッシング放出ラインの開放とが、カウンタ、期間、局所圧力、および／または計算された膜貫通圧力差によって開始される請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
定期的な前記流体入口ライン（１０）の閉鎖と前記フラッシング放出ラインの開放との間に、フラッシング液が、前記膜濾過モジュールの前記透過液側に送達される請求項２７または２８に記載の方法。
【請求項３０】
定期的な前記流体入口ライン（１０）の閉鎖と前記フラッシング放出ラインの開放との間に、フラッシング液が、前記膜濾過モジュールの前記残留分側に送達される請求項２７から２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
定期的な前記流体入口ライン（１０）の閉鎖と前記フラッシング放出ラインの開放との間に、フラッシング液が、前記膜濾過モジュールの入口側に送達される請求項２７から３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
流体混合物を得るように、進入流体を、前記貯留槽内に存在する前記処理流体に供給し、前記進入流体を前記処理流体と混合して前記処理流体によって処理するステップが、連続的なプロセスで行われる請求項２７から３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
排水の浄化のための請求項１から２６のいずれか一項に記載の装置の使用。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜バイオリアクタ（ＭＢＲ）とも呼ばれる、バイオリアクタと膜濾過モジュールとを備える進入流体の処理のための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような膜バイオリアクタは、例えば、排水を浄化するために知られており、活性スラッジで一部を充填された貯留槽を備える。作動中、排水が貯留槽に供給され、そこでスラッジと混合する。スラッジ中の活性成分が、排水の浄化に関与する。このプロセスは、ガス、通常は空気を貯留槽（の一部）に下から供給することによって、さらに加速される。次いで、スラッジと排水との混合物が、膜濾過モジュールに供給され、ここで、浄化された水が透過液として放出され、一方、残留分としての、残留された液体、汚濁された粒子、およびスラッジ粒子が、貯留槽に戻される。膜バイオリアクタは、特に、バイオリアクタが沈降タンクと組み合わされる従来のシステムに比べて、高濃度のスラッジ粒子を用いて作動することができる。その結果、放出される浄化された水を高品質にすることができ、非常に汚濁された下水および／または産業排水の流れを処理するために膜バイオリアクタを使用することさえも容易に可能である。
【０００３】
既知の膜バイオリアクタは、２つのグループ、すなわちドライピットシステムまたは浸漬システムに分けることができる。ドライピットシステムでは、膜濾過モジュールが、バイオリアクタの貯留槽の外部に配置される。浸漬システムでは、膜は、バイオリアクタの貯留槽内部に懸架される。近年、両方のシステムが、ますます多くの類似点を示すように開発されている。すなわち、例えば、浸漬システムの膜が、入口および出口アパーチャを備えたハウジング内に収容されることがますます多くなっており、次いで、このハウジングが、箱状の貯留槽内に懸架される。さらに、膜の性能を最適化するためにこれらの膜を通る流れを監視するように意図されたますます多くの機構がこれらの箱の周りに配置されるような開発が行われている。この結果、ドライピットシステムでの膜濾過モジュールに一層類似する、浸漬システムの目的での膜濾過モジュールが得られている。
【０００４】
処理タンク内に平坦な膜パネルを有する浸漬システムの一例が、欧州特許第０５１０３２８号に開示されている。膜濾過モジュール内に収容される管状の膜を有するドライピットシステムの一例が、米国特許第５４９４５７７号に開示されている。
【０００５】
どちらのシステムについても、膜表面が急速に汚染される可能性があること、ならびに作動中に、膜内の流路、および／または膜の間および／または周りの流路が、しばしば液体の流れ中の外来粒子で閉塞されることが欠点である。この汚染および／またはこれらの閉塞は、髪や糸など排水と同伴される全ての種類の粒子によって引き起こされる。また、汚染および／または閉塞は、スラッジと排水との反応から生じる生物学的に、物理学的に、または他の様式で変形された粒子によって引き起こされることもある。別の可能性は、汚染物質が、通常は要素に対して開いている貯留槽内に沈殿する、吹き込む、または他の様式で到達することである。流路の汚染および／または閉塞の直接的な帰結は、効果的な膜表面の損失である。さらに、その結果、流路にわたる液体の流れの送達がもはや均質でなくなる。この不均質送達は、液体速度の大きな変化、および流路に沿った液体の乱流をもたらし、その結果、粒子のクラストが膜表面に沿って生じることがある。これはさらに、流路の（一部の）閉塞の確率をより高め、その結果、液体送達が一層妨げられることがある。その結果、より大量の効果的な膜表面が失われ、ますます流通が困難となっている流路を通る流通を維持するために、より大量のエネルギーを供給しなければならない。
【０００６】
流路が汚染および／または閉塞されるのを防止するために、膜濾過モジュールの上流でフィルタを使用し、それにより粒子を捕捉することが知られている。しかし、糸状の粒子は、依然としてフィルタをすべり抜けることができ、その際、依然として上述の問題を引き起こすことが判明している。さらに、膜濾過モジュール内でのクラスト化された粒子は、除去するのが非常に難しく、かつそれらが膜材料に損傷を加えることがあることが判明している。既知のシステムによって汚染が観察された場合、汚染された膜濾過モジュールが取り外され、洗浄ユニットに接続され、手動または半自動で洗浄される。この場合、閉塞された流路が、洗浄液で定期的にフラッシングされることが慣例である。この処置は通常、膜濾過モジュールの作動時間の１０〜２０％かかる。その可能性および頻度は、膜濾過モジュールのタイプに依存し、通常１分〜６０分程度の大きさである。さらに、膜濾過モジュールは、化学洗浄液を使用して洗浄することもできる。このプロセス全体は、膜濾過モジュール当たり３０分〜数時間かかり、やはり膜濾過モジュールおよび作動に応じて、１日に１回〜１週間に１回、または１ヶ月に１回〜１年に１回の頻度で行われる。望みであれば、膜濾過モジュールを開くことができ、閉塞された膜をそこから取り外すことができ、次いで汚染物質を、ブラシ、水のジェット、または任意の他の機械的な補助手段を使用して除去することができる。この洗浄方法は、さらに長いプロセス時間がかかり、通常、非常に労力のかかるものであり、極端な汚染および／または閉塞の場合にのみ行われる。さらに、５ｍｍよりも小さい、またはより一般には３ｍｍよりも小さい、好ましくは１ｍｍよりも小さい開口を有するフィルタが膜濾過モジュールの上流で使用される場合、このフィルタは、かなり定期的に洗浄されなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上述の欠点を少なくとも一部は克服すること、および／または有用な代替法を提供することである。特に、本発明の目的は、汚染および／または閉塞による影響をそれほど受けない効率の良い膜バイオリアクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、請求項１による装置によって実現される。装置は、この場合、ドライピットまたは浸漬膜濾過モジュールを有するバイオリアクタを備え、このモジュールは、接続チャンバが開かれた入口側に、流体空間の外部に放出する放出ラインを備える。放出ラインは、制御可能な閉鎖要素を備える。貯留槽の流体空間から接続チャンバへの流体混合物流通ラインも、制御可能な閉鎖要素を備える。さらに、制御ユニットが、所望の瞬間に流体混合物流通ラインを閉じ、放出ラインを開く、およびその逆を行うために提供される。その結果、有利には、少なくとも膜の入口側と、膜の下にある接続チャンバとを自動的にフラッシングすることが可能である。フラッシング中、汚染物質およびクラスト化された粒子が、入口側から、および／または膜の表面から放出され、開いた放出ラインを通って流体空間の外部に放出される。フラッシングが完了すると、例えば事前設定された期間が経過した後、再び放出ラインを閉じ、流体混合物流通ラインを開くことによって、処理プロセスを即座に再開することができる。
【０００９】
実際、有利には、フラッシングステップは、特定期間の装置の通常作動の後に定期的に繰り返される場合、膜濾過モジュールの入口側での圧力が長期にわたって安定を保つことができることを保証することが判明している。これは、膜の流路の汚染および／または閉塞が効率良く洗浄除去されることをフラッシングステップが保証することと関連付けられる。さらに、フラッシングステップが、膜表面、流路、および流路の入口側を完全な状態のままにすることが判明している。
【００１０】
一続きの流体処理の期間とフラッシングの期間とが、この場合、濾過サイクルと呼ばれる。数回のそのような濾過サイクルの後、膜性能をさらに高めるために他の洗浄方法を使用することが可能である。供給される加圧空気を用いたモジュールのフラッシング、化学洗浄剤の使用、および／または部品を個別に洗浄できるようにするための膜濾過モジュールの分解が考慮され得る。
【００１１】
特定の実施形態によれば、制御ユニットは、フラッシングステップを定期的に開始するためのカウンタを装備される。カウンタは、この場合、０．１〜１０００時間、特に０．２〜１０００時間、またはさらには特に１〜２４時間の値に設定されることがある。カウンタが事前設定値に達すると、制御ユニットは、流体混合物流通ラインが閉じられ、放出ラインが開かれることを保証する。
【００１２】
別の実施形態では、制御ユニットは、膜濾過モジュールの性能に関する測定値に依存してフラッシングプロセスを開始するように設計される。これは、例えば、膜濾過モジュール内部の特定の位置で圧力を測定すること、または膜の流路を通して流体を送るために必要とされるエネルギーの量を記録することであってよい。開始メカニズムの組合せも同様に可能である。
【００１３】
フラッシングステップに必要とされる時間は、流路内で観察される汚染および／または閉塞に依存することがあり、しかしまた固定値に設定されることもある。
【００１４】
１つの特定の実施形態では、閉鎖可能な流体混合物流通ラインが、膜濾過モジュールの接続チャンバ内に放出する流体入口ラインによって形成される。この目的のために、流体入口ラインが、制御可能な閉鎖要素を備える。この実施形態は、ドライピット膜濾過モジュールと組み合わせると特に有利である。その変形形態では、膜濾過モジュールは、サブ貯留槽の流体空間内に浸漬される。この場合、膜濾過モジュールの接続チャンバが、ここで１つまたは複数の流入開口を備える。閉鎖可能な流体混合物流通ラインは、この場合、貯留槽の流体空間とサブ貯留槽の流体空間との間の流体接続によって形成することができる。その際、この流体接続は、制御可能な閉鎖要素を備えることがある。
【００１５】
好ましい実施形態では、制御可能なフラッシング液供給ラインを、膜濾過モジュールの透過液側および／または残留分側および／または接続チャンバに備えることが可能である。その際、このフラッシング液は、フラッシングステップ中に、流体空間を越えて汚染および／または閉塞のより完全なフラッシングおよび放出が行われることを保証することができる。観察される汚染または閉塞に応じて、処理中のモジュール内の流体圧力よりもかなり高い圧力でフラッシング液を供給することができる。特に、フラッシング液圧力は、作動中の流体圧力の１〜２０倍よりも高い、より特定的には３〜１０倍より高くてもよい。
【００１６】
変形態様では、またはフラッシング液を供給することに加えて、有利には、膜濾過モジュール内部に既に存在する液体を使用することもできる。例えば、膜の流路が１〜６メートルの長さを有し、これらの流路が接続チャンバの上で垂直に配置される場合、重力により、これらの流路内で、十分な流体圧力を超える流体圧力が存在する。この流体圧力は、流体混合物流通ラインが閉じられて、放出ラインが開かれるとすぐに、流路および接続チャンバが流路内部の流体で自動的にフラッシングされることを保証する。
【００１７】
流体空間を越えて放出ラインを通して放出されたスラリーは、外部沈降タンク内に収集して、その後、必要に応じてフィルタによるさらなる浄化の後にバイオリアクタの貯留槽に戻すことができる。したがって、有利には、バイオリアクタ内での処理流体の濃度を所望のレベルで維持することが可能である。実際には、これはまた、有利には、処理流体の定期的な浄化を保証し、したがって、貯留槽内の処理流体の全体量の定期的な浄化または変更がもはや必要とされないようになる。これは、装置の休止時間を大幅に短縮する。また、外部にスラリ（の一部）を放出することも可能である。しかし、その場合、補償手段として、処理流体が定期的に貯留槽に供給されなければならない。
【００１８】
好ましい実施形態では、ガス送達手段が提供され、このガス送達手段は、膜濾過モジュールの接続チャンバ内に放出する。流体処理中、これらのガス送達手段は、気泡を供給し、これはまた、流体がモジュールの流路を通って搬送されることを保証する。また、有利には、例えばガス供給圧力を一時的に高めることによって、フラッシングステップ中にガス送達手段を洗浄することも可能である。したがって、流体処理中にガスを供給することができるようにするためにガス送達手段が一層高い圧力を必要とすることはないようにされる。これらのガス送達手段を洗浄する他の可能性は、流体、例えば透過液、または洗浄化学物質が添加されている液体によるフラッシングである。
【００１９】
本発明のさらなる好ましい実施形態は、従属請求項で定義される。
【００２０】
また、本発明は、請求項２８から３５で定義される本発明による装置の膜濾過モジュールの膜および入口側を洗浄するための方法、および請求項３６に記載のそのような装置の使用にも関する。
【００２１】
本発明を、添付図面を参照しながらより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ドライピット膜濾過モジュールを有する本発明による装置の実施形態の概略図である。
【図２】浸漬膜濾過モジュールを有する図１の図に対応する図を示す。
【図３】膜濾過モジュールの第１の変形実施形態の、図１の部分図を示す。
【図４】第２の変形実施形態の、図３の図に対応する図を示す。
【図５】第３の変形実施形態の、図３の図に対応する図を示す。
【図６】図１の変形実施形態のより詳細な概略図を示す。
【図７】プレート形状の膜を有する膜濾過モジュールの概略図を示す。
【図８】一列に並べて配置された管状の膜を有する、図７の図に対応する図を示す。
【図９】束ねられた管状の膜を有する、図７の図に対応する図を示す。
【図１０】幾つかの束ねられた管状の膜を有する、分解された膜濾過モジュールの大きく拡大された底面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に、流体の処理のための装置が、全体を参照番号１によって表されている。装置１は、バイオマス、特に活性スラッジを含む流体空間を有する貯留槽２を有するバイオリアクタを備える。流体供給ライン３が、貯留槽２内に通じ、この流体供給ライン３を通して、未処理の排水が貯留槽２に送られる。流体供給ライン３にはフィルタ４が存在し、フィルタ４によって、排水の第１の浄化が行われる。このフィルタ４は、１つの特定のメッシュ幅、またはある範囲の様々なメッシュ幅を有するフィルタであってよい。貯留槽２内で、排水が活性スラッジと混合し、その結果、流体混合物５が生成される。第１のガス送達手段７が、貯留槽２の底部内に放出し、このガス送達手段７を通して、ガスが流体混合物５（の一部）に追加される。流体混合物５において、排水は、さらに、とりわけ活性スラッジ粒子との好気性反応によって浄化される。貯留槽２の幾何形状、ガス送達手段７の位置、および貯留槽２内の流れパターンに応じて、様々な反応域が生じ得る。流体混合物５は、流体入口ライン１０を通して膜濾過モジュール１２に供給される。この供給ライン内に別のフィルタを組み込むことも可能であり、それ以前に回収されなかった、および／または反応中に生成された汚染成分を回収する。膜濾過モジュール１２は、ハウジング１３を備え、ハウジング１３内に膜表面１４が存在する。膜１４の透過液側に、透過液放出ライン１５が備えられる。膜１４の残留分側に、残留分放出ライン１６が備えられる。残留分放出ライン１６は、貯留槽２内に通じる。モジュール１２の入口側、すなわち流体入口ライン１０がハウジング１３につながる場所に、接続チャンバ１８が存在する。第２のガス送達手段１９が、接続チャンバ１８の底部内に放出する。これらは、流体処理中にガスによる処理によって膜表面１４が清浄に保たれることを保証し、膜表面１４に沿って、および膜表面１４を通って流体混合物が搬送されることを保証する。
【００２４】
本発明によれば、接続チャンバ１８は、放出ライン２０を備える。放出ライン２０は、制御可能な遮断弁２１を備える。流体入口ライン１０も同様に、制御可能な遮断弁２２を備える。制御ユニット２３が、遮断弁２１および２２を制御するために提供される。清浄な水が透過液放出ライン１５を通して放出され、かつ残留された流体が残留分放出ライン１６を通して貯留槽２に戻される流体処理の期間の後、本発明によれば、各場合に、制御ユニット２３による遮断弁２１および２２の適切な作動によってフラッシングステップが行われる。この場合、流体入口ライン１０の遮断弁２２が閉じられ、放出ライン２０の遮断弁２１が開かれる。その際、（残留分側での）膜濾過モジュール１２内部の流体が、開いた放出ライン２０に向かって接続チャンバ１８を通って一挙に下方向に自由に流れ出る。この急な下方向への流れは、膜表面に沿っておよび接続チャンバ１８内で膜濾過モジュール１２内部にある汚染成分がモジュール１２の外部に放出されることを非常に効率良く保証する。このフラッシングプロセスが完了するとすぐに、制御ユニット２３は、放出ライン２０の遮断弁２１が再び閉じられ、流体入口ライン１０の遮断弁２２が再び開かれることを保証する。次いで、別の流体処理を行うことができ、その後、別のフラッシングステップを行うことができ、以下同様である。
【００２５】
放出ライン２０は、沈降容器２５の上で終端する。この沈降容器２５の内容物は、設定された時間に、外部容器に放出することができる。また、沈降容器２５の内容物、またはその一部を、沈殿物放出ライン２６を通して貯留槽２に戻すことも可能である。沈殿物放出ライン２６は、必要に応じてフィルタ２７を備えることがある。
【００２６】
また、貯留槽２は、排液放出ライン２９を備え、排液放出ライン２９を通して、通常は断続的にスラッジを排出することができる。
【００２７】
図２は、２つの浸漬膜濾過モジュールを有する変形形態を示す。この場合、同一の構成要素が、図１におけるものと同じ参照番号によって表されている。装置は、供給および放出ライン３５、３６を介して貯留槽２内の流体空間と流体接続する流体空間を有する別個のサブ貯留槽３４を備える。２つの膜濾過モジュール３８が、サブ貯留槽３４の流体空間内に浸漬される。各膜濾過モジュール３８が、膜表面１４を含む囲繞ハウジング４０を備える。底部側で、ハウジング４０は、接続チャンバ４２を画定し、接続チャンバ４２がさらに、閉鎖可能な放出ライン２０を備え、放出ライン２０は、サブ貯留槽３４の流体空間の外部に放出する。流体入口ラインの位置は、ドライピット実施形態での場合ほど明確には特定することができず、接続チャンバ４２に１つまたは複数の流入開口の部分を形成し、接続チャンバ４２内部で、サブ貯留槽３４からの流体混合物が、ガス送達手段１９によって導入されているガスと混合し、次いでその混合物が、膜表面１４に沿って、および膜表面１４を通って進む。流体入口ラインの正確な設計は、浸漬膜濾過モジュール３８の実施形態に依存する。
【００２８】
供給ライン３５は、制御可能な遮断弁４３を備える。流体処理の期間の後、次いで、制御ユニット２３による遮断弁２１および４３の適切な作動によってフラッシングステップを行うことができる。この場合、供給ライン３５の遮断弁４３が閉じられ、放出ライン２０の遮断弁２１が開かれる。次いで、サブ貯留槽３４内、および膜濾過モジュール３８内部の流体が、開いた放出ライン２０に向かって接続チャンバ４２を通って一挙に下方向に自由に流れ出る。放出ライン２０が接続チャンバ４２から始まるので、サブ貯留槽３４内の流体混合物の水位は、この場合、接続チャンバ４２の水位となる。望みであれば、放出ラインは、より低い水位から始まってもよく、かつ／またはより低い水位にある流入開口を備えてもよく、それによりサブ貯留槽３４を、なお一層、またはさらには完全に空にすることができる。フラッシングプロセスが完了するとすぐに、制御ユニット２３は、再び遮断弁２１が閉じられ、遮断弁４３が開かれることを保証する。
【００２９】
さらに、図２は、膜濾過モジュール内部にある膜の流入側を閉塞から保護するために、接続チャンバ４２の上に追加のプレフィルタ４５が備えられることを示す。また、この追加のプレフィルタ４５は、各フラッシングステップ中に効率良く清浄にフラッシングされ、その後、生じたスラリーが、放出ライン２０を通して放出される。プレフィルタ４５は、供給ライン３５内の任意のフィルタの機能を補完する、またはさらには引き受けることもできる。
【００３０】
フラッシングステップに関して、図１および２の実施形態は、膜濾過モジュール内の流体を使用する。図３に示される変形形態では、それに加えて、制御可能なフラッシング液供給ライン５０が備えられ、モジュール１２の透過液側に接続される。フラッシングステップ中、フラッシング液供給ライン５０の遮断弁５１が、制御ユニットによって一時的に開かれる。その結果、膜表面１４および接続チャンバ１８を含めたモジュール１２内部の空間が、フラッシングによってさらに洗浄される。図４は、閉鎖可能なフラッシング液供給ライン５０がモジュール１２の残留分側に接続される変形形態を示す。図５は、閉鎖可能なフラッシング液供給ライン５０がモジュール１２の接続チャンバ１８に接続される変形形態を示す。これらの変形形態でも、フラッシングステップのさらなる改良を実現することができる。また、図３〜５に示されるフラッシング液供給ラインの組合せを提供することも可能であり、観察される汚染および／または閉塞に応じて、これらのフラッシング液供給ラインの１つまたは複数を開くことができる。
【００３１】
図６は、図１の変形形態を示し、ここで、同一の構成要素は同じ参照番号によって表される。相違点のみを以下に簡単に論じる。第１のガス送達手段は、この場合には、複数の流出開口を備えた送達パネルによって形成され、この送達パネルは、貯留槽２の底部の上に延在し、ベンチレータ６０に接続される。より大きな力で膜濾過モジュール１２を通して流体混合物を送ることができるように、ポンプ６２が、閉鎖可能な流体入口ライン１０内に備えられる。接続チャンバ１８内の第２のガス送達手段１９が、ベンチレータ６４によってガスを供給される。制御可能な遮断弁６５が、ベンチレータ６４と第２のガス送達手段１９との間に提供される。モジュール１２は、２つの膜パネル１４を備え、膜パネル１４の間に流路６８が開かれ、これが残留分側を形成する。この流路６８は、その上部でチャンバ６９内に通じ、チャンバ６９は、残留分放出ライン１６を介して貯留槽２内の流体空間に接続される。望みであれば、残留分放出ライン１６は、さらに、別の位置に残留分を放出するための分岐７０を備える。
【００３２】
膜パネル１４の外側が透過液側７２であり、そこに透過液放出ライン１５が接続される。透過液放出ライン１５は、制御可能な遮断弁７４を備え、望みであれば、遮断弁７４によって、フラッシングステップ中に透過液放出ライン１５を閉じることができる。さらに、透過液放出ライン１５は、浄化された流体の加圧放出のためのポンプ７５を備える。次いで、浄化された流体を、容器７６および／または外部位置（より詳細には図示せず）に放出することができる。処理された流体は、容器７６から、フラッシングステップ中にフラッシング液としてフラッシング液供給ライン５０を通してモジュール１２に供給することができる。フラッシング液を十分な圧力で供給することができるように、ポンプ７８が提供される。
【００３３】
沈降容器２５が、閉鎖可能な沈殿物放出ライン８０を備える。さらに、貯留槽に戻る沈殿物放出ライン２６が、ポンプ８１を備え、沈殿物放出ライン２６は、ここで、流体供給ライン３内に備えられたフィルタ４内に放出する。したがって、非常に多機能の処理装置が実現され、それぞれ、処理された流体、および放出された残留分またはスラリーを効率良く利用する。
【００３４】
図７は、膜濾過モジュールの変形形態を示し、ここでも、同一の構成要素は、先行する図と同じ参照番号によって表される。この場合には、膜１４が平坦なプレート形状のタイプであることが明瞭に見て取れる。接続チャンバ１８の上に提供されるプレフィルタ４５も明瞭に見て取れる。
【００３５】
図８は、図７の変形形態を示し、ここでは、膜１４が、互いに一列に並べて配置された複数の中空繊維またはキャピラリーを備える。
【００３６】
図９は、図７の変形形態を示し、ここでは、膜１４が、束状に配置された複数の中空繊維またはキャピラリーを備える。
【００３７】
互いに並べて配置された幾つかの中空繊維またはキャピラリーまたはチューブレットが、膜として、特に束状で使用される場合、これらは、有利には、一体となってプレフィルタを形成することができる。これは、図９に提供されるプレフィルタ４５および／または前述した流体入口ライン内に存在し得るフィルタの機能を不要にすることができ、またはフィルタの役目をかなり容易なものにすることができる。したがって、その際、例えばより大きなメッシュ幅がプレフィルタ４５に関して選択されることがある。図１０は、複数の中空ファイバまたはキャピラリーまたはチューブレットがプレフィルタとして作用する様式を示す。
【００３８】
例示した実施形態に加えて、多くの変形形態が可能である。したがって、膜および／または膜濾過モジュールは、水平にも垂直にも配置することができ、または他の姿勢で配置することもできる。浸漬型の変形形態では、膜濾過モジュールを貯留槽内に直接配置することも可能である。望みであれば、貯留槽内で、膜濾過モジュールが配設される区域と、進入流体が流入する区域との間に隔壁を配置することもできる。
【００３９】
さらに、本発明は、膜の形状（例えば、排他的にではなく、平坦または任意の可能な直径）、濾過側（内側または外側）、または材料（例えば、ポリマーまたはセラミック）に依存せずに、全てのタイプの膜で使用することができる。
【００４０】
さらに、本発明は、膜バイオリアクタが一部を成す任意の膜プロセスで使用することができる。現在、最も一般的なプロセスは、精密濾過または限外濾過と呼ばれるプロセスであるが、ナノ濾過および逆透過／超濾過など他の膜プロセスも可能である。
【００４１】
したがって、本発明によれば、流体空間の外部への放出ラインを用いて、膜濾過モジュール、および望みであればそれと組み合わせてガス送達手段を定期的にフラッシングするという特徴によって、大幅に改善された作用を有する膜バイオリアクタが提供される。有利には、フラッシングステップは、それぞれ、処理流体の一体化された浄化および処理流体の定期的な排出と組み合わされる。
【図１】
0005599189.tif 000002
【図２】
0005599189.tif 000003
【図３】
0005599189.tif 000004
【図４】
0005599189.tif 000005
【図５】
0005599189.tif 000006
【図６】
0005599189.tif 000007
【図７】
0005599189.tif 000008
【図８】
0005599189.tif 000009
【図９】
0005599189.tif 000010
【図１０】
0005599189.tif 000011